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1、1 三、三、卡诺循环及其效率卡诺循环及其效率卡诺循环卡诺循环卡诺循环能流图卡诺循环能流图卡诺循环：卡诺循环：两个两个等温过程等温过程和两个和两个绝热过程绝热过程构成的构成的理想理想化循环。化循环。 1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在在两两热源之间的热源之间的理想理想循环循环卡诺卡诺循环循环. 给出了热机给出了热机效率的理论极限值效率的理论极限值; 他还提出了著名的卡诺定理他还提出了著名的卡诺定理.Vop12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT 1QA绝热绝热绝热绝热等温等温T12Q等温等温T2低温热源低温热源2T高温热源高温热源1T卡诺热机
2、卡诺热机1Q2QA21C CP PV V 3121/C CT TP PC CTVTV 23411Q2Q等温等温T1等温等温T2绝热绝热绝热绝热V1V4V3V2PV 1 1、4 4两点在同一绝热线上两点在同一绝热线上, , 2 2、3 3两点在同一绝热线上两点在同一绝热线上, , 132121142111 VTVTVTVT 有有4312V VV VV VV V 由绝热方程：由绝热方程： 卡卡 诺诺（法国人、（法国人、 1796-1832）312 12 等温膨胀过程，吸热等温膨胀过程，吸热 Q1 = A= RT1 ln(V2/V1)于是于是, ,由由34 34 等温压缩过程，等温压缩过程，放热放热
3、的大小为的大小为2121T TT TQ QQ Q 得得23411Q2Q等温等温T1等温等温T2绝热绝热绝热绝热V1V4V3V2PVQ2 = RT2 ln(V3/V4)3241VVVV再由：再由：42121T TT TQ QQ Q 再由再由211QQ211CTT 卡诺热机卡诺热机循环效率循环效率:卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高 . 5Vop2TA1T123421TT 高温热源高温热源1T低温热源低温热源2T卡诺致冷机卡诺致冷机1Q2QA 卡诺致冷机
4、（卡诺逆循环）卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机卡诺致冷机致冷致冷系数系数2cQwA 2Q1Q6卡诺制冷系数卡诺制冷系数 wC 是工作在是工作在 之间的所有致冷之间的所有致冷循环中最高的。循环中最高的。21TT 与与23411Q2Q等温等温T1等温等温T2绝热绝热绝热绝热V1V4V3V2PV逆卡诺循环逆卡诺循环2212212cQQwAQQTTT A7疑问：疑问：由热力学第一定律，循环过程中由热力学第一定律，循环过程中 如果如果相当于把吸收的热量全作功，从能量转换相当于把吸收的热量全作功，从能量转换看看不违反热力学第一定律不违反热力学第一定律 ，但为什么实际但为什么实际做不到？做不到？说明说明:
5、 必然还有一个必然还有一个独立独立于热力学第一定律于热力学第一定律的定律存在，这就是的定律存在，这就是热力学第二定律热力学第二定律,它制约它制约着热功转换的效率。着热功转换的效率。11AQ811.5 热力学第二定律热力学第二定律（ Second law of thermodynamicsSecond law of thermodynamics ） 热力学第二定律热力学第二定律是关于是关于自然过程自然过程方向的一方向的一一一. 热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述 1.开氏表述开氏表述（Kelvin， 1851）条基本的、普遍的定律。条基本的、普遍的定律。“开尔文开尔文（Kelvin
6、, 1851）9 其其唯一唯一效果是热量效果是热量全部全部转变为功的过程是转变为功的过程是不可能的。不可能的。A = QQT1 第二类第二类永动机永动机开氏另一种表述开氏另一种表述 “第二类永动机是不可能造成的第二类永动机是不可能造成的”10海水温度降低海水温度降低 0.01 K K , ,够全世界用够全世界用1000年。年。若海轮上有一个若海轮上有一个单热源热机单热源热机 永动的海轮！永动的海轮！第二类第二类永动机永动机-从一个热源吸热并将热全从一个热源吸热并将热全部变为功的热机。部变为功的热机。 什么叫第二类什么叫第二类永动机？永动机？11A = QV1 TQV2 左图所示过程是左图所示过
7、程是思考思考2. 克氏表述克氏表述（clausius，1850） Q T1（高）（高） T2（低）（低） w否违反热力学第二定律？否违反热力学第二定律？热量不可能热量不可能自动地自动地从低从低温物体传向温物体传向高温物体。高温物体。（答：否。产生了其它影（答：否。产生了其它影响，即体积膨胀。）响，即体积膨胀。） 克劳修斯克劳修斯（clausius，1850）12二二. 两种表述的等价性两种表述的等价性反证法：反证法：等价等价则克氏表则克氏表述不成立述不成立高温高温T1低温低温T2Q2A=Q1高温高温T1Q1 Q1+Q2 低温低温T2 Q2证明证明I I：若开尔文表述不成立，那么克劳修斯表述也不
8、成立。：若开尔文表述不成立，那么克劳修斯表述也不成立。复合机复合机13证明证明IIII：若克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立。：若克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立。克劳修斯表述不克劳修斯表述不成立成立 ( (有过程有过程 B)B)加一卡诺热机加一卡诺热机 D, D, 则则B、D 组成复合机组成复合机. T1 T2Q2Q2BDQ1Q2 T1 T2复合机复合机A=Q1 Q2则开氏表则开氏表述不成立述不成立Q1 Q2A14例例试证明在试证明在 p V图上任意物质的图上任意物质的一条等一条等证：证：用反证法，用反证法， 设等温线和绝热线能相交两次。设等温线和绝热线能相交两次。绝热线绝热线
9、（等（等 S 线）线）等温线等温线QA = Q pV 则如图示，可构成一个则如图示，可构成一个单热源热机，从而违反热单热源热机，从而违反热力学第二定律的开氏表述，力学第二定律的开氏表述，故假设不成立。故假设不成立。温线和一条绝热线不能相交两次。温线和一条绝热线不能相交两次。类似的也可用反证法证明在类似的也可用反证法证明在 p V 图上图上两条两条 （自己证明）（自己证明）绝热线不能相交。绝热线不能相交。1511.6 过程的可逆性过程的可逆性 卡诺定理卡诺定理一一. 定义定义1.可逆过程可逆过程（reversible process）：）： 可逆过程可逆过程 : 在系统状态变化过程中，如果逆过在
10、系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态程能重复正过程的每一状态, 而不引起其他变化而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程这样的过程叫做可逆过程 . 可逆过程的条件可逆过程的条件准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程为可逆滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程为可逆过程过程.16 不可逆过程：不可逆过程：在不引起其他变化的条件在不引起其他变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样或者虽能重复但必然会引起其他变化
11、，这样的过程叫做的过程叫做不可逆过程不可逆过程.2. 不可逆过程不可逆过程（irreversible process）：）：非非准静态过程为不可逆过程准静态过程为不可逆过程 .不可逆过程不可逆过程其结果不能完全被消除，例如：其结果不能完全被消除，例如：摩擦生热，有限温差热传导，气体自由膨胀摩擦生热，有限温差热传导，气体自由膨胀 17开尔文表述说明开尔文表述说明: :功功 热是热是不可逆不可逆过程过程; ;克劳修斯表述说明克劳修斯表述说明: :热量传递是热量传递是不可逆不可逆过程过程. .“一切与热现象有关的实际宏观过程都不可逆的一切与热现象有关的实际宏观过程都不可逆的”热力学第二定律的实质：热
12、力学第二定律的实质：18二、卡诺定理二、卡诺定理（Carnot theoremCarnot theorem） （1824年）年）1、工作在相同的高温（、工作在相同的高温（T1）、低温（）、低温（T2）热）热源之间的一源之间的一切可逆机的效率都相等，与工作物切可逆机的效率都相等，与工作物质无关。质无关。 211TT 可可逆逆（*证明见书证明见书P58）卡诺定理有两条：卡诺定理有两条：热力学第二定律指出，热机效率不可能为热力学第二定律指出，热机效率不可能为100%,那么热机效率最高为多少？那么热机效率最高为多少？192、工作在相同高温、低温热源之间的一切不工作在相同高温、低温热源之间的一切不可逆机
13、的效率都不可能大于可逆机的效率。可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率。 不不可可逆逆可可逆逆不不可可逆逆可可逆逆（实实际际上上是是）只与只与T1(高温高温)和和T2(低温低温)有关有关，与物质种类、，与物质种类、膨胀的体积无关膨胀的体积无关;讨论讨论1 )卡诺热机效率卡诺热机效率211CTT 2012cTT 提提 高高2 )卡诺定理卡诺定理理论指导作用指明了提高热机效理论指导作用指明了提高热机效率的方法：率的方法：a a）增大高温增大高温T1 1 与与 低温低温T2 2 间的温差。一般间的温差。一般热机总是以环境为低温热源，所以热机总是以环境为低温热源，所以有效途径有效途径是提高是提高高温热源
14、的温度高温热源的温度T1。b b）尽可能使不可逆机接近可逆机，即减少摩尽可能使不可逆机接近可逆机，即减少摩擦、漏气、散热擦、漏气、散热等耗散因素。等耗散因素。目前都朝高温目前都朝高温高压方向发展，以提高效率高压方向发展，以提高效率。211CTT 21例例: 一卡诺循环热机，高温热源的温度是一卡诺循环热机，高温热源的温度是400K，每一循，每一循环从此热源吸进环从此热源吸进100J热量并向一低温热源放出热量并向一低温热源放出80J热量。热量。求（求（1）这循环的热机的效率；（）这循环的热机的效率；（2）低温热源的温度。）低温热源的温度。解：（解：（1）这循环的热机的效率为：这循环的热机的效率为：
15、%QQ 吸吸放放 （2）设低温热源的温度）设低温热源的温度T2，有，有%TQQ 吸吸放放 KT320222例例: 卡诺致冷机的低温热源温度为卡诺致冷机的低温热源温度为T2=300K，高温热，高温热源温度为源温度为T1=450K，每一循环从低温热源吸进，每一循环从低温热源吸进400J热热量。求（量。求（1）致冷机的制冷系数；（）致冷机的制冷系数；（2）每一循环中）每一循环中外界必须作的功。外界必须作的功。解解:(1)致冷机的致冷系数等于：致冷机的致冷系数等于： TTTw（2）每一循环中外界必须作的功）每一循环中外界必须作的功212QTwTTA 吸吸200AJ 23一、热力学第二定律的微观解释一、
16、热力学第二定律的微观解释 1、宏观状态与微观状态、宏观状态与微观状态左左右右宏观看宏观看：左、右两部分各有多少粒子左、右两部分各有多少粒子而不去区分究竟是哪个粒子而不去区分究竟是哪个粒子微观上看微观上看：具体哪个粒子在哪？具体哪个粒子在哪？编号为编号为dcba宏观态宏观态 微观态微观态 4641111.7 热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义24宏观态宏观态微观态微观态宏观态包含微观态数宏观态包含微观态数i概率概率abcd4 01441 C1614 0abcd1442 Ca b cda b dca c dbb c da 3 14143 C161164a b cdca b da c
17、dbb c da 3 14144 C16422a bc dc da ba cb da cb da db cb ca d6224245 ！C1664216 i2Ni (N为分子总数为分子总数)252、热力学几率、热力学几率( (概率概率) ) 一个宏观态对应的微观态一个宏观态对应的微观态 数目叫做这一宏观态的数目叫做这一宏观态的 热力学几率热力学几率 宏观态宏观态 微观态微观态46411146413. 在诸多的宏观态中热力学在诸多的宏观态中热力学几率大的宏观态最易出现。几率大的宏观态最易出现。 ( (平衡态平衡态) )在一孤立系统内，一切实际过程都是从概率小（微在一孤立系统内，一切实际过程都是从
18、概率小（微观态小）的状态向概率大的宏观态观态小）的状态向概率大的宏观态（微观态多）（微观态多）进进行的行的 为热力学第二定律的统计意义为热力学第二定律的统计意义264. 热二律的微观解释热二律的微观解释 自发过程的方向性自发过程的方向性如如 自由膨胀自由膨胀有序有序无序无序大大小小 1)自然过程从热力学概率小向热力学概率大的自然过程从热力学概率小向热力学概率大的方向进行；方向进行； 2)宏观上认为不可能出现的状态，在微观上认宏观上认为不可能出现的状态，在微观上认 为是可能的，只不过概率太小而已；为是可能的，只不过概率太小而已； 3)热热 律是统计规律，只能用概率方法来描述。律是统计规律，只能用
19、概率方法来描述。 (与热与热 律不同律不同)。说明说明27 自然过程的方向性是：自然过程的方向性是： 有序有序 无序无序 ( (定性表示定性表示) ) 小小 大大 ( (定量表示定量表示) ) 此式称此式称玻耳兹曼熵公式玻耳兹曼熵公式, ,式中式中称玻耳兹曼常数。称玻耳兹曼常数。S = k ln 玻耳兹曼玻耳兹曼 玻耳兹曼引入了玻耳兹曼引入了熵熵 S 二、熵（二、熵（entropy）S 及及 熵增加原理熵增加原理存在一个与过程无关的存在一个与过程无关的状态量状态量. 单位：单位：J/K ( SI )1877年玻耳兹曼提出了年玻耳兹曼提出了 S ln 。1900年普朗克引进了比例系数年普朗克引进
20、了比例系数 k 。28 熵熵( (和和 一样一样) )的微观意义也是的微观意义也是: : 系统内分子热运动的系统内分子热运动的无序性无序性的一种量度。的一种量度。S = k ln 对于一系统的某一宏观状态都有一个热力对于一系统的某一宏观状态都有一个热力学概率学概率 值与之对应，亦即有一熵值值与之对应，亦即有一熵值S与之与之对应。（与机械能的势能对应。（与机械能的势能Ep相似）相似）29孤立系统由非平衡态向平衡态过渡时孤立系统由非平衡态向平衡态过渡时 S ，最终的平衡态一定是最终的平衡态一定是 S = Smax的状态。的状态。熵给出了孤立系统中过程进行的熵给出了孤立系统中过程进行的方向方向和和限
21、度。限度。熵增加原理是热力学第二定律的数学表示。熵增加原理是热力学第二定律的数学表示。 在在孤立系统孤立系统中进行的中进行的自然过程自然过程总是沿熵增加的总是沿熵增加的 方向进行。方向进行。 -熵增加原理熵增加原理若过程可逆，则熵若过程可逆，则熵S不变；不变；若过程不可逆，则熵若过程不可逆，则熵S增加。增加。0S 即：即：30概率小概率小概率大概率大 整洁的宿舍整洁的宿舍 杂乱的宿舍杂乱的宿舍 熵小熵小熵大熵大举个生活中的例子举个生活中的例子:所以，要保持宿舍整洁，要靠大家的维护，所以，要保持宿舍整洁，要靠大家的维护，要靠值日生的干预。要靠值日生的干预。自然过程：自然过程：事物（闭合体系）变化
22、的过程大都是事物（闭合体系）变化的过程大都是不可逆的。某初态可变到终态，而终态却不能自不可逆的。某初态可变到终态，而终态却不能自发地（不影响周围环境）变回初态，尽管能量始发地（不影响周围环境）变回初态，尽管能量始终是守恒的。终是守恒的。3132关于关于“热寂说热寂说”“热寂说热寂说”是是19世纪中期英国物理学家开尔文和德世纪中期英国物理学家开尔文和德国物理学家克劳修斯根据热力学第二定律所作的宇国物理学家克劳修斯根据热力学第二定律所作的宇宙学推论。该理论认为，整个宇宙是朝着单一的方宙学推论。该理论认为，整个宇宙是朝着单一的方向变化的，宇宙中一切机械的、物理的、化学的、向变化的，宇宙中一切机械的、
23、物理的、化学的、电磁的、生命的等等各种能量，最终将全部转化为电磁的、生命的等等各种能量，最终将全部转化为热能。而热又总是自发地从高温部分流向低温部分，热能。而热又总是自发地从高温部分流向低温部分，直至到达温度处处相等的热平衡状态为止。按照克直至到达温度处处相等的热平衡状态为止。按照克劳修斯的说法，劳修斯的说法，“宇宙的熵趋向于极大。宇宙越是宇宙的熵趋向于极大。宇宙越是接近于这个熵是极大的极限状态，进一步变化的能接近于这个熵是极大的极限状态，进一步变化的能力就越小；如果最后完全达到了这个状态，那就任力就越小；如果最后完全达到了这个状态，那就任何进一步的变化都不会发生了，这时宇宙就会进入何进一步的
24、变化都不会发生了，这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态一个死寂的永恒状态”。 33“热寂说热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论，这一是热力学第二定律的宇宙学推论，这一推论是否正确，引起了科学界和哲学界一百多年持推论是否正确，引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。由于涉及到宇宙未来和人类命运等续不断的争论。由于涉及到宇宙未来和人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊恼的文化疑案。恼的文化疑案。绝处逢生：膨胀的宇宙不会绝处逢生：膨胀的宇宙不会“热寂热
25、寂”20世纪六七十年代以后，自从世纪六七十年代以后，自从“大爆炸大爆炸”宇宙模型宇宙模型逐渐得到天体物理学界公认以来，逐渐得到天体物理学界公认以来，“热寂热寂”说这朵说这朵漂浮在物理学上空的漂浮在物理学上空的“乌云乌云”逐渐云开雾散，人类逐渐云开雾散，人类曾一度阴霾笼罩的心头终于迎来了一片朗朗晴空。曾一度阴霾笼罩的心头终于迎来了一片朗朗晴空。“山重水复疑无路，柳暗花明又一村山重水复疑无路，柳暗花明又一村”34该理论认为，宇宙大约是在该理论认为，宇宙大约是在100200亿年以前，从亿年以前，从高温高密的物质与能量的高温高密的物质与能量的“大爆炸大爆炸”而形成。随着而形成。随着宇宙的不断膨胀，其中
26、的温度不断降低，物质密度宇宙的不断膨胀，其中的温度不断降低，物质密度也不断减小，逐渐衍生成众多的星系、星体、行星也不断减小，逐渐衍生成众多的星系、星体、行星等，直至出现生命。宇宙大爆炸理论是等，直至出现生命。宇宙大爆炸理论是20世纪科学世纪科学研究的重大成就，是基于几十年的创新实验与理论研究的重大成就，是基于几十年的创新实验与理论研究的结果。因而获得了科学界的公认，并成为现研究的结果。因而获得了科学界的公认，并成为现代宇宙学的标准模型。代宇宙学的标准模型。 “大爆炸大爆炸”宇宙模型宇宙模型35例题解析例题解析热力学基础热力学基础3611(,)A p V22(,)B p V例题解析：1、如图示，
27、、如图示，1mol氦气，由状态氦气，由状态 沿直沿直线变到状态线变到状态 ，求这过程中内能的变化，求这过程中内能的变化，吸收的热量，对外作的功？吸收的热量，对外作的功？11(,)A p V22(,)B p VPV【解【解】:1mol氦气的内能氦气的内能为：为：32ER T从状态从状态A到状态到状态B,内能增量为内能增量为:213()2ERTT3721221133()()22ER TTp Vp V 对外作的功为曲线下的面积对外作的功为曲线下的面积:12211()()2AppVV 由热力学第一定律由热力学第一定律,此过程中吸收的热量为此过程中吸收的热量为:QEA 2211122131()()()2
28、2pVpVppVV2211122112()()2p Vp Vp Vp V 382、如图示，如图示，AB，CD是绝热过程，是绝热过程，CEA是等温是等温过程，过程，BED是任意过程，组成一个循环，若图是任意过程，组成一个循环，若图中中EDCE所包围面积为所包围面积为70J，EABE所围的面积所围的面积为为30J，CEA过程中系统放热过程中系统放热100J，求，求BED过程过程中系统吸热为多少？中系统吸热为多少？0pV【解【解】:正循环正循环EDCE面积为面积为70J，表对外作正功。，表对外作正功。逆循环逆循环EABE面积为面积为30J，表，表对外作负功。对外作负功。整个循环对外作功为：整个循环对
29、外作功为：39A=70+（-30）=40J由热力学第一定律：由热力学第一定律：QEA 设设CEA过程放热过程放热Q1，BED过程吸热过程吸热Q2，则，则21AQQ2140 100140QAQJ故故BED过程中系统从外界吸热过程中系统从外界吸热140 J热量热量403、1mol理想气体在理想气体在T1=400K的高温热源与的高温热源与T2=300K的低温热源作卡诺可逆循环，在的低温热源作卡诺可逆循环，在400K的等温线上开始体积的等温线上开始体积V1=0.001m3,末了末了体积为体积为V2=0.005m3,求此气体在每一循环中求此气体在每一循环中（1）从高温热源吸收的热量）从高温热源吸收的热量
30、Q1；（；（2）气）气体所作的净功体所作的净功A，（，（3）气体所传给低温热）气体所传给低温热源的热量源的热量Q2。【解【解】:（1）等温过程）等温过程:32111ln5.3510VQRTJV 41（3）由热力学第一定律：）由热力学第一定律：QEA 12:QQA即即3214.0110QAQJ （2）2110.25TT 311.34 10AQJ 42CABV/m3P/pa0133001004、一定量的理想气体、一定量的理想气体进行如图所示的循环过进行如图所示的循环过程，已知气体在状态程，已知气体在状态A的温度为的温度为TA=300K，求：，求：（1）气体在状态）气体在状态B、C的温度；的温度；（
31、2）各过程中气体对外作的功；）各过程中气体对外作的功；（3）经过整个循环过程，气体的总热量。）经过整个循环过程，气体的总热量。433 0 0BBCCVTTKV （2）各过程中气体对外作的功分别为：）各过程中气体对外作的功分别为：BC为等压过程，据为等压过程，据VB/TB=VC/TC得：得：【解【解】:（1）CA为等容过程，据为等容过程，据 PA/TA=PC/TC得：得：1 0 0CCAApTTKp ABV/m3P/pa01330010044（2）各过程中气体对外作的功分别为：）各过程中气体对外作的功分别为：11:() ()4002ABBCAB AppVVJ2:()200BCBBCAp VVJ
32、3:0CA AJ（3）整个循环过程中气体所作的总功为：）整个循环过程中气体所作的总功为：123200AAAAJ 因循环过程内能增量为因循环过程内能增量为0，故由热力学第一，故由热力学第一定律知：定律知：200AQJ ABV/m3P/pa013300100455、1mol单原子分子理想气体的循环过程单原子分子理想气体的循环过程如如TV图示，其中图示，其中C点的温度为点的温度为TC=600K，试求试求（1）ab,bc,ca各个过程系统吸收的热各个过程系统吸收的热量；（量；（2）经一循环系统所作的净功；（）经一循环系统所作的净功；（3）循环效率循环效率T/KV/10-3m310c2ba【解【解】:从
33、图知，从图知，ab是等压是等压过程，过程，Va/Ta=Vb/Tb:300bbbacaaVVTTTKVV得得( )().316 2 10abpbcQCTTJ 463()3.7 10bcVbcQCTTJ ln().33 510acaccVQRTJV 2963( )()bccaabAQQQJ ( ). %1313 4bccaAAQQQ 476、关于可逆过程和不可逆过程的判断，正确、关于可逆过程和不可逆过程的判断，正确的是（的是（ ）（1）可逆热力学过程一定是准静态过程；）可逆热力学过程一定是准静态过程；（2）准静态过程一定是可逆过程；）准静态过程一定是可逆过程；（3）不可逆过程就是不能向相反方向进行
34、的）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；过程；（4）凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。）凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。答案：答案：（1）、（）、（4）48分子数密度处处相同分子沿任一方向的运动不比其它方向占优势7、在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是：、在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是：（1）（2）8、下面给出理想气体状态方程的几种形式，指出它们各表、下面给出理想气体状态方程的几种形式，指出它们各表示什么过程示什么过程:(1)(2)(3)0MpdVRdTMVdpRdTpdVVdp 表示 过程表示 过程表示 过程等压等压等容等容等温等温499、在下列各种说
35、法中，哪些是正确的？、在下列各种说法中，哪些是正确的？（1）热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。）热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。（2）热平衡过程一定是可逆过程。）热平衡过程一定是可逆过程。（3）热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接。）热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接。（4）热平衡过程在）热平衡过程在p-V图上可用一连续曲线表示。图上可用一连续曲线表示。（A）（）（1）、（）、（2）；）； （B）（）（3）、（）、（4）；）；（C）（）（2）、（）、（3）、（）、（4）；）； （D）（）（1）、（）、（2）、（）、（3）、（）、（4）B10、一定量的理想气体经历
36、、一定量的理想气体经历acb过程时吸热过程时吸热200J.则经历则经历acbda过程时，吸热为过程时，吸热为:(A)-1200J. (B)-1000J(C)-700J. (D)1000JabdcOV(103m3)P(105pa)1414B5011、所列四图分别表示某人设想的理想气体的、所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一种在物理上可能四个循环过程，请选出其中一种在物理上可能实现的过程的标号：实现的过程的标号：B等温等温绝热绝热Vp(A)Vp(B)绝热线绝热线等温线等温线Vp(C)绝热线绝热线绝热线绝热线绝热线绝热线Vp等温线等温线(D)绝热线绝热线5112“理想气体和
37、单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功。对外做功。”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？（A）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。（B）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律。）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律。（C）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。（D）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。C13 一绝热容
38、器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体。若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后。若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后:（A）温度不变，熵增加。）温度不变，熵增加。 （B）温度升高，熵增加。）温度升高，熵增加。（C）温度降低，熵增加。）温度降低，熵增加。 （D）温度不变，熵不变。）温度不变，熵不变。A5214、理想气体绝热地向真空自由膨胀，体积增大为原来的、理想气体绝热地向真空自由膨胀，体积增大为原来的两倍。则始末两态的温度和始末两态气体分子的平均自由两倍。则始末两态的温度和始末两态气体分子的平均自由程的关系是：程的关系
39、是：BABATTA,)(2/,)(BABATTBBABATTC,2)(2/,2)(BABATTDpdkT22V2=2V1p2=p1/2B15、p-V图上的一点，代表图上的一点，代表 ；p-V图上任意一条曲线，表示图上任意一条曲线，表示 。系统的一个平衡态一个准静态过程5316、如图所示，已知图中画出两部分的面积分别为、如图所示，已知图中画出两部分的面积分别为S1和和S2， 那么：那么：（1）如果气体的膨胀过程为）如果气体的膨胀过程为a-1-b,则气体对外做功则气体对外做功A= ；（2）如果气体进行）如果气体进行a-2-b-1-a的循环过程，则它对外做功的循环过程，则它对外做功A=S1+S2-S2S2S1VOPab125418、从统计的意义来解释：、从统计的意义来解释： 不可逆过程实质上是一个不可逆过程实质上是一个 的转变过程。的转变过程。 一切实际过程都向着一切实际过程都向着 的方向进行。的方向进行。热力学概率小的状态到概率大的状态热力学概率增大的状态17 一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为 ，它的逆过程的致冷机，它的逆过程的致冷机致冷系数致冷系数 ，则，则 与与w的关系为的关系为212TTTw1w 第十一章结束第十一章结束211TT